攻克錫氧化難題，創造綠色太陽能電池新紀錄
錫基鈣鈦礦因低毒性成為鉛基太陽能電池理想替代品，但Sn2+易氧化為Sn4+導致器件性能快速衰減，特別在UV照射下問題更加嚴重。蘇州大學功能納米與軟物質研究院王照奎教授團隊在《Advanced Materials》發表突破性研究，開發出4-巰基苯甲酸（4-MBA）再生氧化還原循環策略。該技術利用UV光觸發4-MBA分子再生，持續將Sn4+還原為Sn2+，同時實現雙位點缺陷鈍化。最終錫基鈣鈦礦太陽能電池效率達到15.15%，在模擬晝夜循環測試中1100小時內保持100%初始效率，氮氣環境儲存5000小時后仍維持92%效率。
Fig. 5g 展示了未封裝器件在模擬晝夜循環最大功率點追蹤 (MPPT) 測試下的效率變化曲線
Fig. 5f 呈現了未封裝器件在惰性氮氣環境下儲存 5000 小時后的性能維持情況
QFLS量化4-MBA非輻射復合抑制效果
準費米能階分裂（QFLS）測量成為評估4-MBA策略效果的關鍵技術指標。透過光致發光量子效率（PLQY）和QFLS值的定量分析，研究團隊發現經4-MBA處理的薄膜PLQY從對照組的1.9%大幅提升至5.1%，相應的QFLS值從1.076 eV增加到1.101 eV。這項數據直接證明了4-MBA策略能顯著抑制非輻射復合，預示器件開路電壓的提升潛力。QFLS結果與薄膜級表征高度一致，進一步確認了4-MBA處理對薄膜質量的顯著改善效果。
Fig. 5c 展示了有無經過 4-MBA 處理的純鈣鈦礦薄膜的光致發光量子效率（PLQY）和準費米能階劈裂（QFLS）的變化曲線
Enlitech的QFLS-Maper準費米能階分裂檢測儀器提供優秀的分析能力，可在3秒內完成QFLS影像分析，2分鐘內預測材料效率極限。系統整合QFLS、iVOC、Pseudo J-V、PLQY、EL-EQE等多項參數測量，為研究人員提供快速、全面的非輻射復合損失評估與材料潛力預測方案。
動態循環機制：UV觸發的持續還原策略
4-MBA的核心創新在于動態循環還原機制。4-MBA中的巰基（─SH）自發將Sn4+還原為Sn2+，同時形成4,4′-二硫代苯甲酸（DTBA）。關鍵突破是在UV照射下，DTBA的二硫鍵會光解重新生成4-MBA，建立持續循環系統。此反應具強大熱力學驅動力（標準電位E° = ?0.95 V vs +0.15 V），確保自發進行。同時，4-MBA實現雙位點缺陷鈍化：羧基與FA+配位，巰基與Sn2+配位。表征數據證實效果：烏爾巴赫能量從54.55 meV降至40.05 meV，電子和電洞陷阱密度分別降低至6.2×10^15和1.15×10^16 cm^-3，載流子壽命延長至19.37 ns。
Fig.1a: 描繪了 4-MBA 的再生氧化還原循環過程
性能驗證：J-V與EQE雙重確認
J-V曲線測量結果全面驗證了4-MBA策略的優異效果。優化后的錫基鈣鈦礦太陽能電池實現15.15% PCE的杰出效率，開路電壓0.95 V、短路電流密度22.51 mA/cm2、填充因子70.86%。對比未處理對照組（PCE 12.82%、VOC 0.90 V），所有關鍵參數均顯著提升。外部量子效率（EQE）測量進一步驗證了光電轉換能力，積分電流密度22.32 mA/cm2與J-V測量的JSC值高度吻合，證實了數據準確性和材料在不同波長下的優異吸收轉換效率。
Fig. 5d 顯示了性能的目標器件與對照器件的 J-V 特性曲線。這張圖表直接呈現了器件的光電轉換效率 (PCE) 及相關參數。
Fig. S21 呈現了有無 4-MBA 處理的器件的 EQE 光譜及其對應的積分光電流。
Enlitech SS-LED220 長期穩定性測試的推薦方案
針對類似本研究的長期穩定性驗證需求，推薦使用Enlitech SS-LED220 Class A++可調光譜LED太陽光模擬器。對于需要進行1100小時晝夜循環MPPT測試或數千小時儲存驗證的研究團隊，SS-LED220具備顯著技術優勢：LED光源壽命超過10,000小時，可提供Class A++時間穩定性（照度不穩定性<0.5%），特別適合數百至數千小時的長期穩定性研究。
系統的0-100%全范圍照度控制功能可維持光譜穩定性，有助于獲得類似本研究中15.15% PCE、0.95 V VOC等精確J-V參數。可編程自動快門控制功能可支持自動暗電流測量，為復雜長期測試提供便利。
綠色光伏技術的重大進展
4-MBA再生氧化還原循環策略成功解決了錫基鈣鈦礦的核心技術難題。該方法實現的關鍵突破包括：UV光觸發的動態再生機制確保還原劑持續供應，克服了傳統方法中還原劑逐漸耗盡的問題；雙位點缺陷鈍化從根本上改善了材料穩定性。研究結果顯示，15.15%的效率搭配1100小時100%效率保持率，證明了錫基鈣鈦礦在無鉛太陽能電池領域的實用性。
這種創新循環策略同樣適用于其他易氧化金屬鹵化物鈣鈦礦系統，為解決類似穩定性問題建立了可行的技術路線。隨著環保法規日趨嚴格，該技術為鉛基太陽能電池的替代方案提供了具體的實施路徑，推進無毒高效太陽能電池的產業化進程。
文獻參考自Advanced Materials_DOI: 10.1002/adma.202514719
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